Keramisk materiale: egenskaper, produksjonsteknologi, applikasjon

2024 Forfatter: Howard Calhoun | [email protected]. Sist endret: 2023-12-17 10:37

Den første keramikken dukket opp lenge før folk lærte å smelte metall. Gamle gryter og kanner som arkeologer finner frem til i dag er bevis på dette. Det er verdt å merke seg at det keramiske materialet har unike egenskaper som gjør det ganske enkelt uunnværlig i noen områder. La oss ta en titt på egenskapene til keramikk sammen med deg, snakke om produksjonen og egenskapene.

Generell informasjon

Få keramiske produkter ved å sintre leire og blandinger med organiske tilsetningsstoffer. Noen ganger brukes oksider av uorganiske forbindelser. De første slike produktene dukket opp for 5000 år siden. I løpet av denne tiden har produksjonsteknologien forbedret seg betydelig, og i dag er høystyrke keramiske produkter tilgjengelig for oss. De brukes i konstruksjon til fasadekledning, gulv, vegger osv.

Det er keramikk med tett og porøst skår. Hovedforskjellen mellom de to er at den tette skåren er vanntett. Dette er porselensprodukter, gulvfliser osv. Porøsskår - fliser, keramisk stein, dreneringsrør og mer.

Forekomsthistorie

Ordet "keramikk" på gresk betyr "leire". Naturligvis ble en slags blanding brukt til å lage ethvert produkt. De nødvendige materialene ble lagt til den, avhengig av hva som måtte skaffes til slutt. Først, for hånd, og noe senere på en spesiell maskin, ble en spesiell form gitt til et leireprodukt. Deretter brennes keramiske produkter i ovner ved høye temperaturer.

Mange land brukte sine egne produksjonsteknologier. Dette gjelder keramikk, maling og innglassing. Egypt regnes som den første staten som har oppnådd betydelig utvikling av denne industrien. Det var produksjonen av keramikk der som ble etablert i utgangspunktet. Produktene ble laget av grov og dårlig blandet leire, men senere ble teknologien bedre. I dag er det funnet gule leirstein som angivelig ble brukt i byggingen av pyramidene i Memphis.

Porselenets fremkomst

Jade har blitt brukt i Kina i lang tid. Den var vakker, men ganske skjør og vanskelig å håndtere. Etter mange år med leting ble det funnet en løsning. Porselen er lettere å produsere. Men også her var det nyanser. For eksempel ble glimmer og tsvaoka, som ble funnet i «porselenssteiner», m alt til et fint pulver og lagret i mer enn 10 år. Dette ble gjort for å gjøre materialet så fleksibelt som mulig. FørstPorselensprodukter i Kina var høye og langstrakte kar. De hadde en polert overflate og en blå eller mørkegrønn farge. Sistnevnte ble verdsatt høyest.

I dag antas det at Kina er den staten hvor porselen ble mest distribuert. Dette er sant, selv om det var populært i Europa, men det dukket opp der senere, og produksjonen utviklet seg lenger.

Hovedtyper av keramikk

For tiden har leireprodukter en bred klassifisering. Så keramikkgjenstander kan deles inn i to hovedgrupper:

• uglasert keramikk (terrakotta og keramikk);
• glasert (majolika, fajanse, porselen, ildleire).

Terracotta - fra italiensk "baked earth". Produktene er laget av farget leire og har en porøs struktur. Terrakotta brukes til å lage vaser, fat, samt leker og fliser.

Keramikk er vanskeligere å bearbeide. For å gjøre den vanntett, er polering nødvendig. Videre utsettes produktet for flekker. For å gjøre dette, blir den stående i en varm ovn i røyk til den er helt avkjølt. I dag er mange typer keramikk, spesielt keramikk, ekstremt populære. Den brukes i hverdagen til oppbevaring av melk, bulkmaterialer eller som dekor.

Når det gjelder den andre typen - glasert keramikk, porselen og keramikk er de mest populære her. Den første er dyrere og arbeidskrevende i produksjonen, den andre er praktisk og billig. De skiller seg fra hverandre ved at porselensprodukter inneholdermindre leire og mer spesielle tilsetningsstoffer. I tillegg er porselen gjennomskinnelig i lyset, i motsetning til keramikk.

Om ildfaste materialer

Produkter laget av leireblandinger er ildfaste. Avhengig av formålet tåler de temperaturer fra 1300 til 2000 grader Celsius, og enda høyere. En spesiell ovn for brenning av keramikk brukes. Ildfaste materialer er mest brukt i den metallurgiske prosessen. Der brukes de til å designe masovner og enheter.

Det er ganske logisk å si at med økende temperatur tapes ikke styrken til det ildfaste, men tvert imot øker. Dette oppnås på grunn av tilstedeværelsen av ildfaste oksider, silikater og borider i sammensetningen. De brukes nesten over alt der høytemperaturprosesser finner sted. Svært ofte blir de funnet støpt, det vil si i form av et spesifikt produkt, for eksempel en murstein. Sjelden er det nødvendig å bruke uformede ildfaste materialer i pulverform.

Keramikk i konstruksjon

Fordelen med keramiske materialer er at lagerbeholdningen deres er praktisk t alt ubegrenset. Sammen med den enkle produksjonen og høye holdbarheten til et slikt produkt, er det i dag uunnværlig i byggebransjen. Hvis vi tar veggmaterialer, inntar leirsteinen den ledende posisjonen her.

Det samme gjelder keramiske fliser, som til tross for utseendet til polymerer ikke taper terreng. Den brukes fortsatt til å utstyre rom med høy luftfuktighet og temperatur. Blant overflatematerialeneekspandert leire tar førsteplassen.

I løpet av de siste årene har produksjonen av hule keramiske blokker og murstein økt med 4 %. Produksjonen deres krever minimale endringer i murverk og fabrikker, mens kostnadene betaler seg i det første salgsåret. I utlandet har hulkeramikk lenge tatt en ledende posisjon og selges mye bedre enn vanlige murstein.

Spesielle keramiske materialer

Slike produkter inkluderer sanitær- og kloakkrør. De første er delt inn i tre store grupper:

• fra hard fajanse (porøs skår);
• sanitærporselen (sintret skår);
• halvporselen (halvstekt skår).

Hovedkravene til sanitærutstyr er motstand mot mekanisk skade, varmebestandighet. Oppskriften skal følges i streng rekkefølge, det samme gjelder teknologi. Kun en profesjonell keramikkovn og høykvalitets råvarer brukes. Sanitærprodukter inkluderer vasker, toalettskåler, badekar, radiatorer osv. En sikker måte å sjekke kvaliteten på et produkt på er å banke lett på dekselet. Lyden skal være klar og fri for rangler. Dette indikerer avfyring ved riktig temperatur og ingen sprekker.

Når det gjelder kloakkrørene, må de ha en tett sintret skår. Keramiske rør produseres med en diameter på 150-600 mm. Vanligvis glasert både innvendig og utvendig. Slike produkter er karakteriserthøy motstand mot aggressive miljøer og forvillet elektrisk strøm. De er rimelige, noe som gjør dem rimeligere.

Fysiske og kjemiske egenskaper til keramikk

Som nevnt ovenfor kan alle produkter deles inn i to brede grupper: tette og porøse. Tett har en vannabsorpsjonskoeffisient på mindre enn 5%, porøs - 5% eller mer. Den siste gruppen inkluderer følgende produkter: leirstein (porøs og hul), hule veggsteiner, bekledningsplater, takstein. Tette keramiske produkter - veimurstein og gulvfliser. Både porøs og tett keramikk finnes i sanitærindustrien.

Når vi snakker om fysiske og kjemiske egenskaper, er det umulig å ikke legge merke til den viktigste ulempen med keramikk. Den består i økt skjørhet sammenlignet med andre materialer. Ikke desto mindre gjør høy tilgjengelighet og allsidighet dette materialet til et av de mest populære i mange bransjer og til og med i hverdagen. Moderne teknologier gjør det mulig å oppnå en jevn overflate umiddelbart etter avfyring. Hvis du vil oppnå en bestemt farge, tilsett oksider av jern eller kobolt.

Funksjoner ved mikrostrukturen

Ved oppvarming blir keramikk gradvis flytende. Det er preget av et stort antall enkle og komplekse forbindelser. Ved avkjøling skjer krystallisering. Det manifesterer seg i utfelling av rene krystaller, som øker i størrelse. Når massen stivner, dannes den i strukturenmikrokonglomerat. I den sementeres mullittkorn av en herdet masse. Det er verdt å være oppmerksom på at oksygenatomene danner en slags matrise. Den inneholder små metallatomer som er erstattet i hulrommene mellom dem. Følgelig dominerer ioniske bindinger i mikrostrukturen og noe mindre kovalente bindinger. Kjemisk stabilitet og stabilitet oppnås gjennom tilstedeværelsen av sterke og holdbare kjemiske forbindelser.

Som nevnt ovenfor, er bruken av keramiske materialer begrenset. Dette skyldes det faktum at krystallene er ufullkomne. Krystallgitter har mange defekter: porer i atomstørrelse, deformasjoner osv. Alt dette svekker styrken betydelig. Det er imidlertid noen nyanser her. For eksempel, hvis teknologien observeres under produksjonen av en bestemt type keramikk, er det fullt mulig å oppnå gode resultater i styrke. For å gjøre dette er det ekstremt viktig å observere temperaturregimet og varigheten av brenningen av produktet.

Kenskaper og egenskaper til leire

Leire er en sedimentær bergart som, uavhengig av sammensetning og struktur, når den blandes med vann, danner et plastmateriale. Etter avfyring - en steinlignende kropp. Vanligvis er blandingen tett, består for det meste av aluminosilikater. Ganske ofte finnes bergarter som kvarts, feltspat, svovelkis, samt hydroksyder og karbonater av kalsium-, magnesium- og titanforbindelser også i leire.

Kaoliner er de reneste leirene som er kjent i dag. Nesten utelukkende sammensatt av kaolinitt. Etter steking fåHvit farge. Plassiteten som kreves for bearbeiding oppnås på grunn av tilstedeværelsen av fine korn av leirestoff (0,005 mm) i strukturen. Naturligvis, jo mer et slikt stoff i sammensetningen, desto høyere plastisitet, og omvendt.

De viktigste keramiske egenskapene til leire inkluderer:

• plastisitet - deformasjon uten å ødelegge integriteten;
• connectivity;
• luft- og brannsvinn;
• brannmotstand.

I dag brukes ulike tynnende og berikende tilsetningsstoffer som gjør det mulig å endre materialets egenskaper i en eller annen retning. Dette fører til at keramiske produkter blir enda mer etterspurte og rimelige.

Teknologisk produksjonsplan

Kennetegn ved keramiske materialer indikerer muligheten for bruk av leire i ulike industrier. Dette førte til at det var stor etterspørsel, og følgelig økte tilbudet. Produksjonsanlegg fungerer i de fleste tilfeller etter samme mønster:

• utvinning av råvarer;
• forberedelse;
• forming og tørking;
• steking og produktutgivelse.

For å minimere kostnadene bygges det vanligvis fabrikker i umiddelbar nærhet av leirforekomsten. Gruvedrift utføres på en åpen måte, det vil si med en gravemaskin. Neste trinn er å forberede massen. Råvarer berikes, knuses og blandes til en homogen masse. Dannelsen av det fremtidige keramiske produktet utføres ved våte og tørre metoder. I det første tilfellet fuktes massen opp til 25%, og i det andre - ikke mer enn 12%.

Tidligere ble naturlig tørking ofte brukt. Resultatet var imidlertid i stor grad avhengig av været. Derfor, i regn eller kulde, står planten stille. Derfor brukes spesielle tørketromler (gass). Det mest kritiske trinnet er å skyte. Det er ekstremt viktig å overholde teknologien, som er ganske kompleks. Mye avhenger også av kjølingen av keramikken. Et kraftig temperaturfall er ikke tillatt, noe som kan føre til en krumning av flyet. Først da kan du selge keramiske materialer. Produksjonsteknologien, som du kan se, er ikke enkel, den består av flere stadier. Hver av dem må følges. Hvis dette ikke skjer, kan vi møte ekteskapet i hyllene i butikken.

Litt om ulempene med keramikk

Som allerede nevnt, er ikke sammensetningen av keramiske materialer ideell. Spesielt påvirker dette styrken til leireproduktet. Enhver mekanisk skade kan manifestere seg som en chip, sprekk osv. Dette er den viktigste ulempen. Men det er andre faktorer som hindrer bred spredning av materialet vi vurderer. En av dem er høye kostnader. For eksempel er keramiske fliser for taket på et landsted en utmerket løsning fra et estetisk synspunkt, men en slik glede vil være veldig dyr.

Samtidig vil utseendet ikke vare mer enn 5 år med riktig pleie. I fremtiden oppstår falming, utseende av mose på overflaten osv. Sammen med dette fører skjørhet og sprøhet til at evt.mekaniske skader kan føre til at taket lekker, og få mennesker vil like det. Selvfølgelig ser moderne keramisk materiale veldig imponerende ut, noe som oppnås på grunn av den brede teksturen av farger og høykvalitets utførelse. Men det er fortsatt dyrt, noe som ofte får en til å tenke på hensiktsmessigheten av et slikt valg.

Sumarize

Vi har vurdert de grunnleggende egenskapene til keramiske materialer. Basert på alt det ovennevnte kan vi konkludere med at slike produkter har en viss egenart. Det ligger i det faktum at i fravær av mekanisk skade, vil de vare veldig, veldig lenge. I tillegg er keramisk materiale for støping av flytende metall i fabrikker også uunnværlig, fordi det tåler høye temperaturer.

Når det gjelder hverdagen, så kommer keramikk veldig godt med. Spesielle retter for matlaging i ovnen, selv om de har endret utseende gjennom årene, er fortsatt laget av dette materialet. Porselen, til tross for sine høye kostnader, har et elegant utseende og er rett og slett en fryd for øyet. Dette gjelder også keramikk, som, hvis den er riktig utført, er vanskelig å skille fra porselen.

I alle fall skal det brukes keramisk materiale. Dette skyldes først og fremst de store reservene av naturlig leire. Det er virkelig mye av det, og hvert år bygges det ut flere og flere nye steinbrudd for utvinning av denne naturressursen. Den andre viktige faktoren er miljøvennlighet. Tidligere hadde ikke folk mulighetenbruk eventuelle skadelige tilsetningsstoffer for å forbedre styrkeegenskapene til produktet. I dag har situasjonen endret seg, om enn ikke for kritisk. Keramiske fliser, i motsetning til syntetiske materialer, er ikke helseskadelige. Dette gjelder også keramiske tallerkener, som sammenlignet med plast, spesielt hvis sistnevnte er oppvarmet, ikke skader i det hele tatt.